耐热绝缘电线的制作方法

1.本发明涉及用于设备内的布线、绕组的耐热绝缘电线。


背景技术：

2.绝缘电线用于各种产品。在将绝缘电线用作电动机等旋转电气设备的线圈用绕组等的情况下，在施加有高电压的状态下使用上述绝缘电线。此时，有时在被绝缘包覆的表面发生剧烈的局部放电(电晕放电)。这样的局部放电是由于产生局部的温度上升、或产生臭氧、离子而导致绝缘包覆加速劣化而产生的现象。局部放电的发生会产生缩短使用部件的设备的寿命这一问题。
3.近年来，在小型且高输出的电动机的需求提高的过程中，要求一种能够提高施加电压的线圈。但是，若提高施加电压，则电场强度变高而容易发生局部放电。针对这样的问题，期望提高发生局部放电的电压(称为局部放电开始电压。)，为了使局部放电开始电压上升，进行了漆包线的绝缘包覆的厚壁化、基于树脂挤出的绝缘包覆的厚壁化、基于发泡的绝缘包覆的低介电常数化等。
4.例如在专利文献1中提出了一种具有绝缘皮膜的绝缘电线，该绝缘皮膜为低介电常数且局部放电开始电压较高。该绝缘电线是包括导体和将所述导体包覆的绝缘皮膜的绝缘电线，其中，所述绝缘皮膜通过对(a)选自聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯酰亚胺树脂和h种聚酯树脂中的1种以上的树脂与(b)选自氟树脂和聚砜树脂中的1种以上的树脂的混合树脂进行涂布、烘烤而形成。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2010-67521号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.设备内的布线、绕组所使用的绝缘电线要求耐热性，但在设置氟树脂层来作为构成这样的耐热绝缘电线的绝缘覆膜层的情况下，氟树脂的熔点较高，必须将挤出成形时的温度提升至400℃附近，容易使导体的表面容易氧化。另外，氟树脂在燃烧时有时产生氢氟酸(氟化氢)，氢氟酸有可能促进导体表面的氧化。再者，还存在难以去除形成于导体表面的氧化层的问题。针对这样的问题，为了防止氧化，一般进行对导体表面实施锡、镍等金属镀敷的措施，但成本变高。
10.本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种耐热绝缘电线，该耐热绝缘电线是设备内的布线、绕组所使用的耐热绝缘电线，其中，其局部放电开始电压较高，且能够实现耐热性和抑制导体表面的氧化。
11.用于解决问题的方案
12.本发明的耐热绝缘电线是具有导体、设于该导体的外周的烘烤覆膜层、以及设于
该烘烤覆膜层上的绝缘覆膜的耐热绝缘电线，其特征在于，所述烘烤覆膜层为热固性树脂层，所述绝缘覆膜是被挤出并包覆的氟树脂层。
13.根据本发明，将由氟树脂层构成的绝缘覆膜设于烘烤覆膜层上，因此能够防止导体表面因对氟树脂进行挤出成形时的热、产生的氢氟酸等而被氧化的情况。其结果是，成为导体表面的氧化被抑制的耐热绝缘电线。另外，由于氟树脂层具有耐热性，因此绝缘电线本身也具有耐热性。另外，由于能够使用在导体上形成有烘烤覆膜层的磁导线，因此与利用金属镀敷来防止氧化的情况相比，既能够降低制造成本，并且导体与烘烤覆膜层之间的密合也较高。
14.在本发明的耐热绝缘电线中，所述烘烤覆膜层为聚氨酯树脂层，其厚度处于5μm～30μm的范围内。由此，能够利用漆包聚氨酯线，能够降低制造成本。
15.在本发明的耐热绝缘电线中，所述导体的直径处于0.08mm～0.30mm的范围内，所述绝缘覆膜的厚度处于0.05mm～0.10mm的范围内。
16.在本发明的耐热绝缘电线中，绝缘耐压为4.0kv以上。
17.在本发明的耐热绝缘电线中，优选的是，在所述烘烤覆膜层由通用聚氨酯形成的情况下，所述氟树脂层为etfe树脂层，在所述烘烤覆膜层由改性聚氨酯形成的情况下，所述氟树脂层为fep树脂层，在所述烘烤覆膜层由聚酯酰亚胺形成的情况下，所述氟树脂层为pfa树脂层。
18.发明的效果
19.根据本发明，能够提供一种耐热绝缘电线，该耐热绝缘电线用于设备内的布线、绕组，其局部放电开始电压较高，能够实现耐热性和抑制导体表面的氧化。
附图说明
20.图1是表示本发明的耐热绝缘电线的一例的说明图。
21.图2是图1所示的耐热绝缘电线的剖视图。
具体实施方式
22.参照附图对本发明的耐热绝缘电线进行说明。此外，本发明只要具有其技术特征就能够进行各种变形，并不限定于以下的说明和附图的方式。
23.[耐热绝缘电线]
[0024]
如图1和图2所示，本发明的耐热绝缘电线10是具有导体1、设于导体1的外周的烘烤覆膜层2、以及设于烘烤覆膜层2上的绝缘覆膜3的耐热绝缘电线10。其特征构成为：烘烤覆膜层2为热固性树脂层，绝缘覆膜3是被挤出并包覆的氟树脂层。
[0025]
在该耐热绝缘电线10中，将由氟树脂层构成的绝缘覆膜3设于烘烤覆膜层2上，因此能够防止导体表面因对氟树脂进行挤出成形时的热、产生的氢氟酸等而被氧化的情况。其结果是，成为导体表面的氧化被抑制的耐热绝缘电线10。另外，由于氟树脂层具有耐热性，因此绝缘电线本身也具有耐热性。另外，由于能够使用在导体1上形成有烘烤覆膜层2的磁导线，因此与利用金属镀敷来防止氧化的情况相比，既能够降低制造成本，并且导体1与烘烤覆膜层2之间的密合也较高。
[0026]
以下，对各结构进行说明。
[0027]
(导体)
[0028]
导体1若是适用为耐热绝缘电线10、尤其用于设备内的布线、绕组的耐热绝缘电线10的中心导体的导体，就没有特别限定，可以是任何种类的导体，不论材质、绞合结构如何。例如，既可以是由沿着长度方向延伸的1根线材构成的导体，也可以是使多根线材扭绞而构成的导体，还可以是构成为利兹线的导体。线材若为导电性良好金属，其种类就没有特别限定，但能够优选举出铜线、铜合金线、铝线、铝合金线、铜铝复合线等导电性良好的金属导体。从线圈用的观点出发，铜线、铜合金线是特别优选的。
[0029]
此外，在本发明中，使用在导体1上设有烘烤覆膜层2的漆包线，因此具有无需在导体表面设置镀层的特征，与设置镀层的情况相比，能够降低制造成本。线材的剖面形状没有特别限定，但既可以是剖面形状为圆形或大致圆形的线材，也可以是剖面形状为矩形形状的线材。
[0030]
导体1的剖面形状也没有特别限定，但既可以是圆形(包括椭圆形。)，也可以是矩形等。导体1的外径也没有特别限定，但例如优选的是，圆形的线材为0.08mm～0.30mm左右。
[0031]
(烘烤覆膜层)
[0032]
如图1和图2所示，烘烤覆膜层2是设于导体1的外周的热固性树脂层。在本发明中，由于能够使用在导体1上形成有烘烤覆膜层2的磁导线，因此与利用金属镀敷来防止氧化的情况相比，既能够降低制造成本，并且导体1与烘烤覆膜层2之间的密合也较高。
[0033]
烘烤覆膜层2若为热固性树脂层，就没有特别限定，但能够举出各种漆包包覆层。例如，能够优选举出对通用聚氨酯、改性聚氨酯、聚酯酰亚胺等可软钎焊的漆包涂料进行涂布烘烤而成的烘烤覆膜层2，特别是，优选由通用聚氨酯、改性聚氨酯形成的聚氨酯树脂层。烘烤覆膜层2的厚度处于5μm～30μm的范围内。由此，能够利用漆包聚氨酯线，能够降低制造成本。
[0034]
(绝缘覆膜)
[0035]
如图1和图2所示，绝缘覆膜3是设于烘烤覆膜层2上的被挤出并包覆的氟树脂层。构成氟树脂层的氟树脂没有特别限定，但例如能够举出pfa、etfe、fep等。上述氟树脂的耐热性优异，因此能够使耐热绝缘电线10具有较高的耐热性。另外，氟树脂为低介电常数，因此在提高局部放电开始电压方面也是有利的。这样，在本发明中，由氟树脂层构成的绝缘覆膜3设于烘烤覆膜层2上，因此能够防止导体表面因对氟树脂进行挤出成形时的热、产生的氢氟酸等而被氧化的情况。其结果是，成为导体表面的氧化被抑制的耐热绝缘电线。
[0036]
优选的是绝缘覆膜3的厚度处于0.05mm～0.10mm的范围内，能够将耐热绝缘电线10的绝缘耐压(绝缘击穿电压)设为4.0kv以上，优选设为10.0kv以上。绝缘耐压能通过绞合两根绝缘电线并利用耐电压试验器进行测定而获得。
[0037]
由于在绝缘覆膜3下设有烘烤覆膜层2，因此即使是挤出温度较高的氟树脂，也不易因挤出时的热而引起导体表面的氧化。此外，也可以根据需要在耐热绝缘电线10的最外周进一步设有绝缘外皮(未图示)。
[0038]
(烘烤覆膜层和绝缘覆膜的组合)
[0039]
由热塑性树脂的氟树脂层构成的绝缘覆膜3未设于导体1上，而是直接向设于导体1上的由热固性树脂形成的烘烤覆膜层2上挤出成形。在上述的烘烤覆膜层2中，通用聚氨酯和改性聚氨酯的差异在以下方面不同：根据作为聚氨酯原料的二异氰酸酯的种类来区分，
作为结果，通用聚氨酯的高分子结构骨架为柔韧的结构骨架，与此相对，改性聚氨酯的高分子结构骨架为刚硬的结构骨架。这样的差异表现为热分解温度的差异、软钎焊温度的差异。聚酯酰亚胺的热分解温度比通用聚氨酯、改性聚氨酯的热分解温度高(tgi：140℃～150℃)，软钎焊温度也较高(420℃～460℃)。在本发明中，由热固性树脂形成的烘烤覆膜层2以防止导体表面在后述的氟树脂层的挤出温度下被氧化的方式来发挥功能，因此，期望具有即使在氟树脂层的挤出温度下也不分解而稳定的“热稳定性”，且期望在与烘烤覆膜层2的种类对应的软钎焊温度下容易分解而“软钎焊性”良好。对于列举为烘烤覆膜层2的通用聚氨酯(tgi：120℃～130℃，软钎焊温度：320℃～360℃)、改性聚氨酯(tgi：130℃～140℃，软钎焊温度：360℃～420℃)、聚酯酰亚胺(tgi：140℃～150℃，软钎焊温度：420℃～460℃)中的哪一者最适合，这与氟树脂层的挤出温度的关系是重要的。
[0040]
由于烘烤覆膜层2被设于导体1上且被涂布烘烤于氟树脂层的正下方，因此也能够防止导体表面因在对挤出温度较高的氟树脂层进行挤出成形时的热而被氧化的情况。氟树脂层的挤出温度根据氟树脂的种类不同而有所不同，例如，pfa为330℃～420℃左右，etfe为260℃～350℃左右，fep为280℃～380℃左右。挤出温度从高到低依次为pfa、fep、etfe，挤出温度最低的为etfe。另外，关于在挤出成形时产生的氢氟酸，在其产生的容易度方面，也存在与挤出温度的关系，挤出温度较高的氟树脂容易产生氢氟酸。在上述的挤出温度下，pfa最容易产生氢氟酸，其次fep容易产生氢氟酸，etfe最不易产生氢氟酸。
[0041]
对于烘烤覆膜层2和绝缘覆膜3的具体的组合，重要的是在对绝缘覆膜3进行挤出成形时，即使施加该挤出成形时的热，烘烤覆膜层2也不易分解的“烘烤覆膜层2的热稳定性”，其结果是，通过设置具有热稳定性的烘烤覆膜层2，能够防止因绝缘覆膜3的挤出成形时的热、氢氟酸等而引起导体表面的氧化。再者，在绝缘覆膜3的挤出成形后，重要的是在软钎焊温度下软钎焊性良好。如后述的实验1所示，作为烘烤覆膜层2和绝缘覆膜3的具体的组合，优选在烘烤覆膜层2为通用聚氨酯的情况下将绝缘覆膜3设为etfe树脂层的组合，优选在烘烤覆膜层2为改性聚氨酯的情况下将绝缘覆膜3设为fep树脂层的组合，优选在烘烤覆膜层2为聚酯酰亚胺的情况下将绝缘覆膜3设为pfa树脂层的组合。
[0042]
即，通用聚氨酯有可能在260℃以上的热度下分解，因此对于在该通用聚氨酯上对氟树脂层进行挤出成形的情况而言，从兼顾热稳定性和软钎焊性的观点出发，优选将挤出温度最低的etfe挤出成形为绝缘覆膜3。改性聚氨酯有可能在280℃以上的热度下分解，因此对于在该改性聚氨酯上对氟树脂层进行挤出成形的情况而言，从兼顾热稳定性和软钎焊性的观点出发，优选将挤出温度较高的fep挤出成形为绝缘覆膜3。聚酯酰亚胺有可能在310℃以上的热度下分解，因此对于在该聚酯酰亚胺上对氟树脂层进行挤出成形的情况而言，从兼顾热稳定性和软钎焊性的观点出发，优选的是将挤出温度最高的pfa挤出成形为绝缘覆膜3。以这样的组合构成耐热绝缘电线，由此，能够优选地防止导体表面因对氟树脂进行挤出成形时的热、产生的氢氟酸等而被氧化的情况。
[0043]
实施例
[0044]
根据实施例来更具体地说明本发明。本发明并不限定于以下的实施例，本领域技术人员能在本发明的范围内进行各种变更、修改和改变。
[0045]
[实施例1]
[0046]
使用在未镀敷的直径0.250mm的铜线上设有由聚氨酯树脂形成的厚度10μm的烘烤
覆膜层2的直径0.270mm的磁导线，在该磁导线外周设有由etfe形成的厚度52μm的绝缘覆膜3，制成总外径0.374mm的耐热绝缘电线10。利用电阻计对得到的耐热绝缘电线10的导体电阻进行测定，为0.358ω/m。另外，绝缘击穿电压通过绞合两根上述耐热绝缘电线10并利用耐电压试验器来进行测定，为22.28kv。
[0047]
[实施例2]
[0048]
使用在未镀敷的直径0.120mm的铜线上设有由聚氨酯树脂形成的厚度7μm的烘烤覆膜层2的直径0.134mm的磁导线，在该磁导线外周设有由pfa形成的厚度52μm的绝缘覆膜3，制成总外径0.238mm的耐热绝缘电线10。得到的耐热绝缘电线10的导体电阻为1.556ω/m，绝缘击穿电压为21.50kv。
[0049]
[实施例3]
[0050]
使用在未镀敷的直径0.180mm的铜线上设有由聚氨酯树脂形成的厚度10μm的烘烤覆膜层2的直径0.200mm的磁导线，在该磁导线外周设有由fep形成的厚度51μm的绝缘覆膜3，制成总外径0.302mm的耐热绝缘电线10。得到的耐热绝缘电线10的导体电阻为0.691ω/m，绝缘击穿电压为20.12kv。
[0051]
[比较例1]
[0052]
在未镀敷的直径0.250mm的铜线上不设置烘烤覆膜层而设置由etfe形成的厚度60μm的绝缘覆膜，制成总外径0.370mm的耐热绝缘电线。得到的耐热绝缘电线的导体电阻为0.383ω/m，绝缘击穿电压为17.08kv。
[0053]
[实验1]
[0054]
接下来，对烘烤覆膜层2和绝缘覆膜3的优选的组合进行了实验。基本结构与实施例1相同，使用在未镀敷的直径0.250mm的铜线上设有厚度10μm的单层(不是层叠。在本技术中相同。)且由单一树脂材料(不是复合树脂材料。在本技术中相同。)形成的烘烤覆膜层2的直径0.270mm的磁导线，在该磁导线外周设有厚度52μm的单层且由单一树脂材料形成的绝缘覆膜3，制成总外径0.374mm的耐热绝缘电线10。此外，包括上述实施例1～3在内，该实施例一栏中使用的通用聚氨酯是利用东特涂料株式会社制造的商品名：tpu-5100的漆包涂料烘烤得到的通用聚氨酯(tgi：125℃，软钎焊温度：360℃)。另外，以下的改性聚氨酯是利用东特涂料社株式会社制造的商品名：tsf-400n的漆包涂料烘烤得到的改性聚氨酯(tgi：130℃，软钎焊温度：380℃)。另外，以下的聚酯酰亚胺是利用东特涂料社株式会社制造的商品名：tsf-500的漆包涂料烘烤得到的聚酯酰亚胺(tgi：140℃，软钎焊温度：460℃)。
[0055]
用于实验的烘烤覆膜层2和绝缘覆膜3的组合如下。
[0056]
(试样1)通用聚氨酯和pfa(挤出温度：330℃～420℃)
[0057]
(试样2)通用聚氨酯和etfe(挤出温度：260℃～350℃)
[0058]
(试样3)通用聚氨酯和fep(挤出温度：280℃～380℃)
[0059]
(试样4)改性聚氨酯和pfa(挤出温度：330℃～420℃)
[0060]
(试样5)改性聚氨酯和etfe(挤出温度：260℃～350℃)
[0061]
(试样6)改性聚氨酯和fep(挤出温度：280℃～380℃)
[0062]
(试样7)聚酯酰亚胺和etfe(挤出温度：260℃～350℃)
[0063]
(试样8)聚酯酰亚胺和pfa(挤出温度：330℃～420℃)
[0064]
(试样9)聚酯酰亚胺和etfe(挤出温度：260℃～350℃)
[0065]
(评价)
[0066]
对试样1～9评价了热稳定性、软钎焊性、导体表面的氧化状态。关于热稳定性，利用与上述实施例1～3相同的方法对得到的耐热绝缘电线的绝缘击穿电压进行了评价，将绝缘击穿电压为10kv以上的情况设为
“○”
，将绝缘击穿电压低于10kv的情况设为“δ”。关于软钎焊性，将得到的耐热绝缘电线浸渍于360℃、380℃、460℃的锡96.5％软钎料中，目视确认了软钎焊的状态，将认为是良好的软钎焊性的情况设为
“○”
，将认为是不良的软钎焊性的情况设为“δ”。关于导体表面的氧化状态，将得到的耐热绝缘电线的绝缘覆膜3和烘烤覆膜层2剥离，利用显微镜对导体表面进行了目视观察，对其表面氧化与否进行了评价。将在导体表面未观察到氧化的情况设为
“○”
，将在导体表面观察到氧化的情况设为“δ”。
[0067]
[表1]
[0068]
表1
[0069] 热稳定性软钎焊性导体表面的氧化状态试样1
○○○
试样2
○○○
试样3
○○○
试样4
○
δ
○
试样5
○
δ
○
试样6
○
δ
○
试样7
○
δ
○
试样8
○
δ
○
试样9
○
δ
○
[0070]
附图标记说明
[0071]
1、导体；2、烘烤覆膜层；3、挤出包覆层；10、耐热绝缘电线。